單例模式

確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，而且自動(dòng)實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。

實(shí)現(xiàn)

餓漢式

很簡(jiǎn)單。

將構(gòu)造函數(shù)設(shè)置為私有的，防止外界new出該類的實(shí)例，從而失去了單例的意義。

設(shè)置類的私有靜態(tài)變量，同時(shí)新建單例對(duì)象。

添加共有靜態(tài)方法獲取該單例。

該種方法的缺點(diǎn)是在類加載時(shí)就進(jìn)行實(shí)例化，但是相較于其簡(jiǎn)單易用來說，這點(diǎn)缺點(diǎn)個(gè)人認(rèn)為影響不大。

package com.mengyunzhi;/*** @author zhangxishuo on 2018/6/18*/ public class Singleton {private static Singleton instance = new Singleton();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {return instance;} }

這種實(shí)現(xiàn)的單例模式是最簡(jiǎn)單的，同時(shí)多個(gè)線程操作該單例時(shí)也不會(huì)有問題。

package com.mengyunzhi;public class Main {public static void main(String[] args) {Thread thread1 = new Thread(() -> {Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();System.out.println("Singleton1：" + singleton1);});Thread thread2 = new Thread(() -> {Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();System.out.println("Singleton2：" + singleton2);});thread1.start();thread2.start();} }

注：打印時(shí)調(diào)用toString方法，因?yàn)闆]有重寫toString，調(diào)用Object類中的toString，所以打印該對(duì)象的類名加哈希值。

我們看到控制臺(tái)中打印的兩個(gè)對(duì)象地址都是89ae60d，表示同一塊內(nèi)存，即表示多線程時(shí)該實(shí)現(xiàn)方法仍能實(shí)現(xiàn)單例。

線程競(jìng)爭(zhēng)

我們調(diào)用的順序明明是thread1的start，然后thread2再start，但是為什么控制臺(tái)打印的順序卻是單例2和單例1呢？

這兩個(gè)線程會(huì)競(jìng)爭(zhēng)處理器的資源，這里打印的順序是單例2、單例1，說明處理器處執(zhí)行線程時(shí)，先執(zhí)行完thread2線程，后執(zhí)行完thread1線程。這兩個(gè)線程可能是同時(shí)執(zhí)行，也可能是來回切換執(zhí)行，這取決于處理器的核心與線程。

代碼講解

函數(shù)式接口

Thread類的構(gòu)造函數(shù)接收的是一個(gè)Runnable接口類型的參數(shù)，所以之前創(chuàng)建線程的代碼長(zhǎng)這樣。

Thread myThread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {} });

看下面的代碼，因?yàn)镽unnable接口只有一個(gè)抽象的run方法需要去實(shí)現(xiàn)，所以就不需要去@Override聲明我要實(shí)現(xiàn)run方法，直接傳一個(gè)函數(shù)體不就可以嗎？這就是函數(shù)式接口。

package java.lang;@FunctionalInterface public interface Runnable {public abstract void run(); }

lamda表達(dá)式

相信很多人都聽說過lamda表達(dá)式，但是總是覺得這個(gè)很高大上，其實(shí)我們接觸過lamda表達(dá)式，只是沒有注意到。

self.init = function() {};

在JavaScript的世界里，我們可以將一個(gè)函數(shù)傳來傳去。

self.init = () => {};

然后人們發(fā)現(xiàn)，寫function太麻煩了，他們發(fā)明了箭頭函數(shù)。用這種寫法代替一個(gè)函數(shù)。

那Java為什么不可以？

如果剛剛的代碼這么寫，那你應(yīng)該瞬間就明白了。

Runnable runnable = () -> {Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();System.out.println("Singleton1：" + singleton1); }; Thread thread1 = new Thread(runnable);

懶漢式

這是懶漢式的寫法，當(dāng)需要這個(gè)實(shí)例的時(shí)候，再去新建實(shí)例。

package com.mengyunzhi;/*** @author zhangxishuo on 2018/6/18*/ public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;} }

但是這是這種寫法是線程不安全的，我們?cè)龠\(yùn)行一下主函數(shù)中多個(gè)線程同時(shí)訪問單例的方法。

上次向晨澍請(qǐng)教：StringBuffer線程安全，StringBuilder線程不安全。既然有的類線程安全，有的類線程不安全？那為什么不都用線程安全的呢？

答案就是：為了實(shí)現(xiàn)線程安全，系統(tǒng)需要額外的開銷。所以有些不需要多線程的，使用線程不全的類，通常會(huì)提高速度。

假設(shè)我們的處理器支持多個(gè)線程并行處理，當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)訪問時(shí)，thread1獲取實(shí)例，然后判斷if (instance == null)，創(chuàng)建實(shí)例；另一個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行，instance依然是空，然后thread2調(diào)用getInstance時(shí)又創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)例。這就違反了單例模式。

synchronized

解決該問題的方案就是用synchronized修飾該代碼塊。

音標(biāo)：['s??kr?na?zd]

只允許一個(gè)線程訪問synchronized修飾的代碼塊，其他線程會(huì)被阻塞，等待該線程執(zhí)行完再執(zhí)行。

synchronized public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance; }

應(yīng)該是線程2先執(zhí)行完的，所以我們猜測(cè)就是：線程2競(jìng)爭(zhēng)到處理器資源，然后去訪問getInstance()方法，因?yàn)楣P者屬于多核多線程處理器，支持線程并行執(zhí)行，當(dāng)線程2訪問getInstance()代碼塊時(shí)，因?yàn)橛衧ynchronized修飾，所以線程1會(huì)被阻塞，等待線程2執(zhí)行完再才能訪問該代碼塊。

線程2執(zhí)行完創(chuàng)建實(shí)例，線程1可以訪問該代碼塊，發(fā)現(xiàn)instance不為空，直接返回。

使用場(chǎng)景

• 頻繁new然后銷毀的對(duì)象，降低了內(nèi)存開支。
• 當(dāng)一個(gè)對(duì)象的產(chǎn)生需要較多資源時(shí)，如讀取配置，可以將其設(shè)置為單例，在應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)單例對(duì)象常駐內(nèi)存。
• 單例是同一個(gè)對(duì)象，可以用該單例設(shè)置項(xiàng)目配置，用于幾個(gè)模塊之間共享。

擴(kuò)展：多線程學(xué)習(xí)

為什么要使用多線程？

摩爾定律

每18個(gè)月，芯片的性能將提高一倍。

單核心

十幾年前，那時(shí)還是單核的時(shí)代，各大廠商做出主頻越來越高的處理器。

但是主頻越高，意味著芯片中需要的晶體管越多，功耗越大，散熱越多，當(dāng)一定程度熱量就會(huì)燒壞芯片。

為什么CPU的頻率止步于4G?我們觸到頻率天花板了嗎？

2004年秋，Intel的CEO公開對(duì)取消4GHz芯片的計(jì)劃道歉。

這是Intel酷睿i7 8700K的參數(shù)，主頻僅有3.70GHz，十幾年過去了，我們依然停留在4GHz。

多核心

但是，為了滿足不斷增長(zhǎng)的用戶需求，雖然無法提升單個(gè)核心的時(shí)鐘頻率，但是廠商利用多核心實(shí)現(xiàn)了芯片的性能提升。

這是Intel官網(wǎng)對(duì)i7 8700K的描述，6核心12線程。也就是說這個(gè)處理器有6個(gè)物理核心，因?yàn)槌€程技術(shù)，可以模擬出12個(gè)邏輯核心，即可以同時(shí)處理12個(gè)線程任務(wù)。

超線程就是利用處理器剩余的資源模擬出一個(gè)新的核心，用于提高處理器的利用率。

《新程序員》：云原生和全面數(shù)字化實(shí)踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結(jié)

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